DE4310808C2

DE4310808C2 - System zur Dosierung von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE4310808C2
Application number: DE4310808A
Authority: DE
Inventors: Stephan Sattler
Original assignee: Boehringer Mannheim GmbH
Current assignee: Roche Diagnostics GmbH
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2013-04-03
Also published as: US5747350A; EP0618426A1; JPH0827204B2; ES2187512T3; DE59410214D1; EP0618426B1; DE4310808A1; JPH06307907A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Dosierung von Flüssigkeiten, das eine Dosiervorrichtung, eine Vorrichtung zur Bewegung des Kolbens der Dosiervorrichtung, eine Vorrichtung zur Eingabe von Daten und eine elektronische Einheit zur Berechnung eines Dosierhubes beinhaltet. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dosierung mit dem vorgenannten System und eine in dem System verwendbare Dosiervorrichtung.

Zur exakten Dosierung von Flüssigkeiten in Analysengeräten waren bisher Systeme be kannt, die sehr kostenaufwendige Dosiervorrichtungen beinhalten. Im Stand der Technik sind für Dosierungen mit geringeren Genauigkeitsanforderungen Vorrichtungen üblich, die einem Kolbenprober entsprechen. Ein Zylinder ist einseitig mit einer Wandung verschlos sen, die eine im Vergleich zum Durchmesser des Zylinders kleine Öffnung aufweist, durch die Flüssigkeiten austreten können. Die kleine Öffnung kann in einen weiteren Zylinder einmünden, welcher an der der Öffnung abgewandten Seite konisch verengt sein kann. Eine solche Anordnung ist allgemein bei Spritzen bekannt, sie soll daher nachfolgend als Spritzenkörper bezeichnet werden. Innerhalb des Zylinders ist ein dichtender Kolben be weglich. In dem durch Kolben und Zylinder gebildeten Hohlraum befindet sich die zu dosie rende Flüssigkeit. Durch eine Bewegung des Kolbens kann Flüssigkeit zur Dosierung herausgedrückt werden. Eine solche Dosiervorrichtung wird allgemein als Spritze bezeich net.

Ein gebräuchliches Material für Dosiervorrichtungen vom Typ eines Kolbenprobers sind Gläser. Diese Materialien besitzen den Vorteil, daß sie chemisch und biologisch weitgehend inert sind, so daß gebräuchliche Flüssigkeiten zur Verwendung in Dosiervorrichtungen innerhalb der Dosiervorrichtung gelagert werden können, ohne daß Reaktionen zwischen Flüssigkeit und Material der Vorrichtung stattfinden. Dosiervorrichtungen aus Glas besitzen außerdem den Vorteil, daß sie thermisch sterilisiert werden können, was besonders für ihre Verwendung in klinischen Analysensystemen von Bedeutung ist. Die Herstellung gläserner Dosiervorrichtungen erfolgt aus langen Glasröhren. Diese werden zunächst in kleinere Röhren zerlegt, die wiederum an jeweils einem Ende so eingeschmolzen werden, daß eine kleine Öffnung verbleibt. Der im Zylinder bewegliche Kolben kann ebenfalls aus Glas ge fertigt sein, was jedoch relativ aufwendig ist, da der Kolben so geschliffen werden muß, daß er zwar im Zylinder beweglich ist, jedoch den Austritt von Flüssigkeit durch den von Kolben und Zylinder gebildeten Zwischenraum verhindert. Für den Kolben werden daher bevorzugt Materialien verwendet, die auch bei üblichen Fertigungstoleranzen den Anforde rungen an Beweglichkeit und Dichtigkeit genügen. In der Regel werden Kolben aus Gummi oder Kunststoffen gefertigt. Aufgrund des Herstellungsprozesses weisen Dosiervorrichtun gen aus Glas auch in der Serienproduktion einen schwankenden Innendurchmesser auf. Bei spielsweise schwankt selbst der Innendurchmesser vorsortierter Spritzen um 0.1 mm bei einem mittleren Innendurchmesser von etwa 10 mm. Der durch diese Schwankung hervor gerufene Fehler in der Volumenbestimmung kann mit der Fehlerrechnung ermittelt werden:

V = h · π · r²
dV = h · π · 2 · dr

V: Volumen
h: Dosierhub
r: Radius des Zylinders
ΔV: Volumenfehler
Δr: Fehler des Radius.

Für die obengenannten Daten ergibt sich damit ein Fehler in der Volumenbestimmung von etwa 2%. Für viele Dosierzwecke, besonders als Teilschritte einer Analyse, ist eine Volumenbestimmung mit einem Fehler < 1% inakzeptabel.

Bekannt sind im Stand der Technik ebenfalls Dosiervorrichtungen aus Kunststoffen. Die Herstellung einer Dosiervorrichtung aus Kunststoff ist hinreichend bekannt. Wird der äußere Zylinder der Dosiervorrichtung durch Einpressen in eine Form hergestellt, so können Durchmesserschwankungen weitgehend vermieden werden. Der Fehler in der Volumendosierung kann ohne zusätzlichen Aufwand jedoch nicht unter 0.5% gebracht werden. Dosiervorrichtungen aus Kunststoff besitzen den Nachteil, daß in Abhängigkeit vom Material mehr oder minder starke Deformationen auftreten, wenn die Vorrichtung mechanisch belastet wird, wie z. B. bei einem Dosiervorgang selbst. Die Verwendung von Dosiervorrichtungen aus Kunststoffen besitzt auch den Nachteil, daß der Kontakt der zu dosierenden Flüssigkeit mit dem Kunststoff in vielen Fällen zu unerwünschten Reaktionen führt. In der Praxis ist man daher bestrebt, die Kontaktzeit von Flüssigkeit und Dosiervor richtung möglichst kurz zu halten. Es sind Systeme bekannt, bei denen Flüssigkeit aus einem Glasgefäß durch eine Kunststoff-Dosiervorrichtung angesaugt wird, um kurz darauf dosiert in ein weiteres Gefäß, z. B. ein Analysengefäß, abgegeben zu werden.

Ein System, das konventionelle Spritzen zur Dosierung verwendet, ist in US-4,252,159 be schrieben. Das System dient zur Bemessung von Insulingaben durch sehbehinderte Personen. Der Kolben der Spritze wird an einer Schraube gehaltert. Durch Drehen der Schraube innerhalb eines Gewindes wird ein Vorschub des Kolbens bewirkt. Die Flüssig keitsmenge, die in die Spritze aufgezogen wird, kann durch ein akustisches Signal erkannt werden, das ausgelöst wird, wenn der Kopf der Schraube eine Erhöhung passiert. Die US- Patentschrift enthält keine Offenbarung darüber, daß die Dosiergenauigkeit durch Daten be treffend den individuellen Querschnitt der Dosiervorrichtung verbessert werden kann. In dem System werden Spritzen verwendet, deren Innendurchmesser relativ stark schwankt. Die resultierenden Dosierungenauigkeiten von einigen Prozent können in diesem Anwen dungsbereich toleriert werden.

Für Analysen, bei denen Dosierungsfehler unter 0.5% gesenkt werden sollen, sind soge nannte Präzisionsdiluter gebräuchlich. Diese Art von Dosiervorrichtung entspricht in ihrer Funktionsweise ebenfalls dem Prinzip des Kolbenprobers, sie ist jedoch aufgrund ihres auf wendigen Herstellungsprozesses wesentlich teurer als die bereits beschriebenen Vorrichtun gen. Die Herstellung erfolgt, indem ein Glasrohr auf einen zylindrischen Metallkern aufge schmolzen wird, der einen exakt definierten Außendurchmesser besitzt. Durch Strecken des Metallkerns in Richtung seiner Längsachse wird sein Durchmesser geringfügig verkleinert, wodurch das erstarrte Glasrohr abgelöst werden kann. Für jedes auf diese Weise herge stellte Glasrohr wird ein Kolben einzeln angefertigt, der sich dichtend im Rohr bewegt. Die Austrittsöffnung des Diluters muß durch ein separates Bauteil realisiert werden, da ein teilweises Zuschmelzen des Glaszylinders an einer Seite zu einer Deformation eines weiten Bereiches der Vorrichtung führen würde. Um Verschleiß und Verschmutzung einer solch hochwertigen Dosiervorrichtung zu verhindern, wird eine Trennflüssigkeit eingesetzt, wie z. B. Wasser, die sich innerhalb der Vorrichtung befindet. Die zu dosierende Flüssigkeit wird über ein Schlauchsystem direkt an die Flüssigkeitssäule der Trennflüssigkeit ange schlossen. Lufteinschlüsse in Dosiervorrichtungen und Schlauchsystemen müssen vermie den werden, da die leichte Komprimierbarkeit von Gasen Fehler in der Dosierung hervor ruft. Die genannten Eigenschaften eines Präzisionsdiluters machen es unmöglich, diesen Typ der Dosiervorrichtung zum Transport von Flüssigkeiten zu verwenden.

Ein solcher Präzisionsdiluter wird beispielsweise in einer Apparatur der US-Patentschrift US-5,024,109 beschrieben. Der Benutzer gibt Daten, welche die verwendete Pipettenspitze, das zu dosierende Volumen, etc. kennzeichnen, in eine Kontrolleinheit ein. Durch eine Trennung des Präzisionsdiluters von der Flüssigkeit in der Pipettenspitze wird eine Kontamination des Präzisionsdiluters vermieden.

In DE-OS-26 58 486 ist ein Präzisionsdiluter mit entnehmbaren Kolbenpumpenmodulen beschrieben. Anhand von Kodierstiften auf den Kolbenpumpenmodulen erkennt die Vor richtung das jeweilige Modul und berechnet auf dieser Basis den Dosierhub. Die Kodierung entbindet den Anwender dieser Apparatur jedoch nicht, hochgenaue Kolbenpumpenmodule zu verwenden, da die Vorrichtung nicht dazu ausgelegt ist, Module mit beliebigen Quer schnitten aufzunehmen, sondern nur standardisierte Module, deren Innenquerschnitt mit hoher Genauigkeit dem jeweiligen Standardquerschnitt entspricht.

Aufgrund der Nachteile bekannter Dosiervorrichtungen war es die Aufgabe der Erfindung, ein neues System zur Verfügung zu stellen, das präzise Dosierungen mit einer preisgünsti gen und einfacheren Vorrichtung ermöglicht.

Die Aufgabe wurde gelöst durch ein System zur Dosierung von Flüssigkeiten, beinhaltend

- eine Dosiervorrichtung 32 mit einem Spritzenkörper, der einen konstanten Innen durchmesser d besitzt und einen darin dichtend laufenden Kolben 31,
- eine Vorrichtung 33, 34, 35, 36 zur Bewegung des Kolbens 31 in dem Spritzen körper,
- ein Lesegerät 38 zum Einlesen von Daten, die für den individuellen Innendurchmesser d des Spritzenkörpers charakteristisch sind und genanntes oder ein zweites Lesegerät zum Einlesen von Daten, die ein zu dosierendes Flüssigkeitsvolumen V kennzeichnen,
- eine elektronische Einheit CPU zur Berechnung eines Dosierhubes h des Kolbens nach der Formel

wobei die Daten für den Innendurchmesser d des jeweiligen Spritzenkörpers auf der Dosiervorrichtung 32 angebracht sind.

Außerdem wurde ein Verfahren zur Analyse von Flüssigkeiten mit vorgenanntem System gefunden, das die Schritte beinhaltet:

- Einlesen von für den Innendurchmesser d eines individuellen Spritzenkörpers charak teristischen Daten von einem Datenträger,
- Einlesen von spezifischen Daten für eine durchzuführende Analyse,
- Zugabe von Flüssigkeit aus der Dosiervorrichtung zu einer Probe und Detektierung eines oder mehrerer Signale,
- Auswertung der Analyse aufgrund der aus der Dosiervorrichtung 32 abgegebenen Flüssigkeitsmenge und den detektierten Signalen.

Ebenfalls gehört ein Spritzenkörper zur Verwendung in einem System zur Dosierung von Flüssigkeiten zur Erfindung, auf dem Daten für seinen individuellen Innendurchmesser angebracht sind.

Ein wesentlicher Bestandteil des Systems zur Dosierung gemäß der Erfindung ist eine ge eignete Dosiervorrichtung. Zur Erfindung gehört eine Dosiervorrichtung, die eine Flüssigkeit enthält, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß für ihren Innendurchmesser spezifische Daten auf der Dosiervorrichtung angebracht sind. Die Vorrichtung kann gemäß einer bereits beschriebenen Anordnung nach dem Prinzip des Kolbenprobers entsprechen. Es kommen somit in erster Linie die als Kolbenprober und Spritze bezeich neten Anordnungen in Frage. Spritzenkörper aus Glas werden beispielsweise von der Firma Münnerstädter Glaswarenfabrik hergestellt. Es können Spritzenkörper mit Angabe der ge wünschten Maße direkt bestellt werden. Die verwendeten Gläser können aus einer breiten Palette ausgewählt werden. Bevorzugt sind solche Gläser, die chemisch weitgehend inert sind und somit auch eine Lagerung von Flüssigkeiten zur Dosierung in der Dosiervorrichtung ermöglichen. Die Schwankungen des Innendurchmessers betragen auch bei vorsortierten Lieferungen noch etwa 0.1 mm.

Spritzenkörper aus Kunststoff können beispielsweise von den Firmen Treff oder Eppendorff bezogen werden. Im Handel erhältliche Dosiervorrichtungen aus Kunststoff, auch Dispenser genannt, besitzen eine Genauigkeit von 0,6% bis 1,5%.

Obwohl die Durchmesserschwankungen verschiedener Spritzenkörper relativ groß sind, besitzt beobachtungsgemäß jeder Spritzenkörper einen über seine Länge nahezu konstanten Innendurchmesser. Wird dieser zum individuellen Spritzenkörper gehörende Innendurch messer (z. B. in Millimetern) bestimmt und in einer Art und Weise gespeichert, bei der eine Zuordnung von Daten und Spritzenkörper gegeben ist, so kann ein Dosierhub berechnet werden, der eine präzise Dosierung ermöglicht. Für Dosierungsvorrichtungen mit einer zylindrischen Gestalt ergibt sich der Dosierhub h aus dem zu dosierenden Volumen V und dem individuellen Innendurchmesser d der Dosiervorrichtung:

Allgemein ergibt sich für Dosiervorrichtungen mit beliebigem, jedoch konstantem Quer schnitt

h: Dosierhub
V: zu dosierendes Volumen
A: Querschnittsfläche der Dosiervorrichtung.

Mit einer Dosiervorrichtung kann eine einzelne Dosierung durchgeführt werden, bevorzugt ist jedoch die Verwendung einer Dosiervorrichtung zur mehrfachen Dosierung. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, daß mehrfach Flüssigkeit in eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung eingezogen und dosierend abgegeben wird. Bevorzugt wird es erreicht, indem aus einer gefüllten Dosiervorrichtung mehrfach Flüssigkeit dosierend abgegeben wird, ohne daß zwischen den Flüssigkeitsabgaben neue Flüssigkeit in die Dosiervorrichtung eingezogen wird.

Bei einer Serie von Dosiervorrichtungen ist es ebenfalls möglich, die auftretenden Innen durchmesser in Gruppen aufzuteilen und statt eines Innendurchmessers, eine für die Gruppe der jeweiligen Dosiervorrichtung charakteristische Kennung oder den gemeinsamen Innen durchmesser zu speichern.

Die Bestimmung des Innendurchmessers beschriebener Vorrichtungen kann mit einer Zahl von Verfahren erfolgen, z. B. mechanisch mit einer Mikrometerschraube oder optisch mit Methoden der Bildverarbeitung. Ein optisches Verfahren zur Vermessung von medizi nischen Ampullen ist in WO 92/17770 beschrieben. Bei einem bevorzugten Verfahren wird der Innendurchmesser durch eine dem Fachmann bekannte Anordnung aus Düse und Prall platte gemessen.

Der ermittelte Innendurchmesser kann auf verschiedene Arten gespeichert werden, z. B. in einem Computer, auf Papier oder auf einem Magnetstreifen. Bevorzugt ist jedoch die Speicherung in Form eines Balkencodes. Die gespeicherten Daten können weitere für die Analyse relevante Informationen enthalten, z. B. Fassungsvermögen der Dosiervorrichtung oder bei gefüllten Dosiervorrichtungen z. B. Art, Menge und Konzentration der zu dosie renden Flüssigkeit. Die Zuordnung von Dosiervorrichtung und Datenmaterial ist bevorzugt dadurch gegeben, daß der Datenträger direkt an der Dosiervorrichtung angebracht ist, z. B. in Form eines Balkencodes, der sich auf dem Spritzenkörper befindet. Es ist jedoch auch möglich, daß sich die Informationen auf der Verpackung der Dosiervorrichtung befin den. Eine weitere Möglichkeit der Zuordnung ist gegeben, wenn sich Dosiervorrichtungen in einer ersten Anordnung befinden, die Daten in einer zweiten Anordnung vorliegen und eine Vorschrift existiert, die eine eindeutige Zuordnung von Elementen der beiden Anord nungen beschreibt. Demgemäß gehört ein System zur Dosierung von Flüssigkeiten zur Er findung, das die folgenden Elemente beinhaltet:

wobei die Daten für den Innendurchmesser d des Spritzenkörpers von der Dosiervorrich tung räumlich getrennt vorliegen, die räumlich getrennten Daten der jeweiligen Dosiervor richtung jedoch eindeutig zugeordnet werden können.

Zur Erfindung gehören ebenfalls Systeme zur Dosierung, bei denen der Innendurchmesser einer Dosiervorrichtung mit einem der bereits genannten Verfahren innerhalb des Systems gemessen wird. Das Meßergebnis kann gespeichert und in gleicher Weise wie eingelesene Angaben über den Innendurchmesser zur Durchführung einer Dosierung verwendet werden.

Innerhalb des Spritzenkörpers einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung befindet sich ein Kolben, der an den Innenwandungen des Spritzenkörpers dichtend anliegt. Dieser Kolben kann z. B. aus Glas, Keramik oder Metallen gefertigt sein, bevorzugt sind jedoch Materialien, welche eine Deformierbarkeit besitzen, die einerseits eine Abdichtung gewähr leistet, andererseits jedoch Dosierungsfehler durch Verformung des Kolbens, z. B. beim Dosierprozeß, weitgehend vermeiden. Bevorzugte Materialien sind Kunststoffe, z. B. Poly ethylen, Polypropylen, Gummi, Silikongummi, auch Teflon und synthetische Plaste.

Die Kolben und Spritzenkörper beinhaltende Dosiervorrichtung kann entweder leer oder bevorzugt gefüllt mit zu dosierender Flüssigkeit in das System zur Dosierung eingebracht werden. Wird eine außerhalb des Systems gefüllte Dosiervorrichtung verwendet, so ist sie bevorzugt versiegelt. Eine Spritze kann beispielsweise durch eine Kappe auf der Kanüle versiegelt sein. Bevorzugt sind Spritzen aus Glas, deren Austrittsöffnung versiegelt ist. Die Versiegelung kann beispielsweise aus einer dünnen Metallfolie oder aus Kunststoffen ge fertigt sein. Besonders bevorzugt ist eine Versiegelung in Form eines Septums, das z. B. mit Aluminiumblech auf die Austrittsöffnung einer Spritze aufgeklemmt ist. Das Septum kann die im Stand der Technik als für Septen geeignet bekannten Materialien, wie z. B. Kunst stoffe und Plaste, beinhalten.

Sofern in der Dosiervorrichtung Flüssigkeiten enthalten sind, so sind dies bevorzugt wäß rige Lösungen und besonders bevorzugt Reagenzlösungen zur Durchführung einer Analyse. Eine Reagenzlösung kann z. B. Enzyme, Farbstoffe oder farbstoffbildende Substanzen, Säuren, Laugen, Puffer und andere Hilfsstoffe enthalten. Reagenzlösungen besitzen die Eigenschaft, sich mit einer oder mehreren nachzuweisenden Substanzen in spezifischer Weise so umzusetzen, daß ein detektierbares Signal entsteht.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird die Dosiervorrichtung mit Hilfe eines Halters an einer Antriebsmechanik befestigt. Die für den Innendurchmesser der Dosiervorrichtung charakteristischen Daten können beispielsweise automatisch beim Einlegen der Dosier vorrichtung eingelesen werden, z. B. durch ein Strichcode-Lesegerät oder einen Magnet streifenleser, oder können vom Benutzer des Systems, z. B. über eine Tastatur, eingegeben werden. Es ist vorteilhaft, wenn zusammen mit Daten für den Innendurchmesser ebenfalls Daten über Art, Menge und Konzentration des in der Dosiervorrichtung enthaltenen Materials an das System übergeben werden. Das System besitzt ebenfalls eine Mechanik, welche von einem Motor getrieben wird, die in der Lage ist, den Kolben der Dosiervorrich tung zu bewegen. Gebräuchliche Antriebsvorrichtungen für den Kolben der Dosiervorrich tung werden beispielsweise von der Firma Hamilton für Präzisionsdiluter vertrieben. Der Motor der Antriebsvorrichtung wird von einer Elektronik gesteuert, die aus Daten der Dosiervorrichtung, Daten des Inhaltes der Dosiervorrichtung und vom Benutzer des Systems eingegebenen Daten der durchzuführenden Dosierung die Ansteuerung des Motors berechnet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Schrittmotor verwendet, da bei diesen Motoren über Impulssequenzen eine exakt definierte Zahl von Voll- oder Teildrehungen der Motorwelle erreicht werden kann.

Das Einlesen von Daten für eine durchzuführende Dosierung kann beispielsweise über eine Tastatur, einen Codestreifenleser oder einen Magnetkartenleser erfolgen.

Die Erfindung umfaßt ebenfalls ein Verfahren zur Analyse mit einem System gemäß der Er findung mit den Schritten

- Einlesen von für den Innendurchmesser d eines individuellen Spritzenkörpers charakteristischen Daten von einem Datenträger
- Einlesen von spezifischen Daten für eine durchzuführende Analyse
- Zugabe von Flüssigkeit aus einer Dosiervorrichtung zu einer Probe und Detektierung eines oder mehrerer Signale
- Auswertung der Analyse aufgrund der aus der Dosiervorrichtung 32 abgegebenen Flüssigkeitsmenge und den detektierten Signalen.

Vorrichtungen für das Einlesen von Daten und der mögliche Inhalt der Daten wurden be reits geschildert. Die Berechnung eines Dosierhubes basiert auf diesen Daten. Zusätzlich gehen in die Berechnung Kenndaten des Systems ein, die z. B. das Verhältnis von Drehung der Motorwelle und resultierender Kolbenbewegung beinhalten. Die Ausführung eines Dosierhubes kann wie bereits beschrieben über einen Schrittmotor und eine Mechanik durchgeführt werden.

Ebenfalls gehört ein Verfahren zur Dosierung von Flüssigkeiten zur Erfindung, bei dem der Innendurchmesser der Dosiervorrichtung innerhalb des Systems gemessen wird.

Werden mit einer Dosiervorrichtung mehrere Analysen durchgeführt, so können Daten der Dosiervorrichtung und ihres Inhaltes gespeichert werden, brauchen also nicht vor jeder Analyse erneut eingelesen zu werden.

Besonders wichtig sind genaue Dosierungen bei der Durchführung von Analysen. Es sind hier zwei Typen von Analysen und damit auch Dosierverfahren zu unterscheiden. Bei einem ersten Analysentyp wird zu der Analysensubstanz in einer wäßrigen Lösung von Stoffen, z. B. Körperflüssigkeiten wie Blut oder Harn, eine definierte Menge Reagenzlösung aus einer Dosiervorrichtung zugegeben. Diese Vorgehensweise kann z. B. bei enzymatischen Analysen angewandt werden. Es finden Umsetzungen von Analysenlösung und Reagenz lösung statt, die zu einem detektierbaren Signal, wie z. B. einer Farbänderung führen. Die Auswertung der Analyse erfolgt auf der Grundlage des detektierbaren Signals. Das für die Durchführung einer solchen Analyse notwendige Dosierverfahren entspricht im wesent lichen dem weiter oben beschriebenen Verfahren zur Dosierung.

Bei einem zweiten Typ von Analyse erfolgt eine Zugabe von Reagenzlösung zur Analysen lösung und die Detektierung eines Signals im wesentlichen gleichzeitig. Es ist mit einer Dosiervorrichtung erfindungsgemäßer Art möglich, Flüssigkeit aus der Dosiervorrichtung entweder in kleinen Portionen oder kontinuierlich zu der Analysenlösung zu geben. Es kann während dieser Zugabe beispielsweise die Wasserstoffionenkonzentration oder die Farbe der Lösung detektiert werden. Durch eine Zuordnung von detektiertem Signal und der aus der Dosiervorrichtung abgegebenen Flüssigkeitsmenge ist nach prinzipiell im Stand der Technik bekannten Verfahren eine Auswertung der Analyse möglich.

Ein Spezialfall des soeben beschriebenen Analysenverfahrens ist die Verwendung eines er findungsgemäßen Systems analog zu einer Bürette. Beispielsweise könnte die Dosiervor richtung so lange Reagenzflüssigkeit zu einer Analysenlösung geben, bis ein Benutzer eine Farbänderung erkennt und die Zugabe von Reagenzflüssigkeit stoppt. Das System zur Dosierung kann für den Benutzer die abgegebene Flüssigkeitsmenge z. B. in Millimetern auf einer Anzeigevorrichtung darstellen, mit der dieser die Analyse auswerten kann.

Die Erfindung besitzt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß auch mit preis günstigen Dosiervorrichtungen eine präzise Dosierung durch die Verwendung individueller Daten der Dosiervorrichtung ermöglicht wird. Die Möglichkeit, vorgefüllte Dosiervorrich tungen einzusetzen, die nach ihrer Benutzung verworfen werden, vermeidet nicht nur Probleme der Verschleppung, z. B. von Analysenlösung, sondern reduziert auch die Hand habung von Flüssigkeiten durch den Anwender auf ein Minimum.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen spezielle Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems bzw. einzelner Elemente.

Fig. 1 Dosiervorrichtung in Form einer Spritze,

Fig. 2 Dosiervorrichtung in Form einer Karpule 2a und eine Anstechvorrichtung 2b,

Fig. 3 System zur Dosierung von Flüssigkeiten.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Dosierungsvorrichtung 1. Der Spritzenmantel 2 besitzt eine zylindrische Form mit zwei Öffnungen. Die größere der beiden Öffnungen stellt die Kolbenöffnung 7 dar, durch sie kann ein Kolben 3 in den Spritzenmantel 2 einge schoben werden. Durch die kleinere Öffnung kann Flüssigkeit aus der Dosiervorrichtung 1 abgegeben werden, sie wird daher Austrittsöffnung 8 genannt. Der Kolben 3 ist aus Glas gefertigt, um ihn ist ein O-Ring 5 aus Gummi gelegt, der dafür sorgt, daß der Kolben 3 dichtend im Spritzenmantel 2 läuft. Eine Betätigung des Kolbens 3 erfolgt über einen Stempel 4. Der Innendurchmesser des Spritzenmantels 2 ist als Strichcode 6 auf dem Spritzenmantel 2 angebracht.

In Fig. 2 ist eine Karpule 10 dargestellt, die ebenfalls eine erfindungsgemäße Ausfüh rungsform einer Dosiervorrichtung ist. Der Spritzenmantel 11 ist aus Glas gefertigt. In ihm befindet sich ein Kolben 12 aus Silikonkunststoff. Die Abdichtung wird in diesem Fall durch zwei Lippen 13 erreicht, die durch ringförmige Verdickungen gegeben sind, die den Kolben 12, der die Form eines flachen Zylinders besitzt, umgeben. Auf dem Spritzen mantel 11 ist ein Strichcode 14 aufgedruckt, der eine Kennung für den Innendurch messer der Karpule 10, eine Bezeichnung der Flüssigkeit in der Karpule 10 und deren Konzentration beinhaltet. Auf der Austrittsöffnung 15 der Karpule 10 ist ein Septum 16 aus Silikonkunststoff mit einem dünnen Aluminiumblech 17 aufgeklemmt.

Fig. 2b zeigt eine Durchstechungsvorrichtung 20. Sie besitzt einen zylindrischen Mantel 21 aus Glas. Ein Ende dieses Mantels 21 ist durch einen Kunststoffpropfen 22 ver schlossen, in dem eine Kanüle 23 steckt deren beide Enden angeschrägt sind. Die Karpule 10 kann mit einer Durchstechungsvorrichtung 20 entsiegelt werden. Zu diesem Zweck wird die Karpule 10 in die Durchstechungsvorrichtung 20 geschoben, wobei die in das Innere des Mantels 21 ragende Spitze der Kanüle 23 das Septum 16 durchsticht. Durch Bewegung des Kolbens 12 kann nun Flüssigkeit aus der Karpule abgegeben wer den.

Fig. 3 zeigt schematisch ein System 30 zur Dosierung von Flüssigkeiten. Der Kolben 31 einer Dosierungsvorrichtung 32 ist mechanisch mit dem Hebel 33 verbunden, der durch eine Zahnstange 34 bewegt werden kann. Die Zahnstange 34 ihrerseits wird durch ein Zahnrad 35 bewegt, das von einem Motor 36 angetrieben wird. Bei der Installation der Dosierungsvorrichtung 32 im System 30 wird der Strichcode 37 der Dosierungs vorrichtung 32 an einem Sensor 38 vorbeibewegt. Die vom Sensor 38 abgegebenen Impulse werden von einem Strichcodelesegerät BR verarbeitet und an eine elektronische Einheit CPU zur Berechnung weitergegeben. Die Einheit CPU erhält außerdem Signale von einer Eingabetastatur IN. In der Einheit zur Berechnung CPU werden die einge gangenen Signale verarbeitet und ein Dosierhub berechnet. Die Einheit CPU gibt ihrer seits Signale an einen Konverter CON weiter, der den Motor 36 ansteuert.

Bezugszeichenliste

1 Dosiervorrichtung
2 Spritzenmantel
3 Kolben
4 Stempel
5 O-Ring
6 Strichcode
7 Kolbenöffnung
8 Austrittsöffnung
9
10 Karpule
11 Spritzenmantel
12 Kolben
13 Lippe zur Abdichtung
14 Strichcode
15 Austrittsöffnung
16 Septum
17 Aluminiumblech
18 -
19 -
20 Durchstechungsvorrichtung
21 zylindrischer Mantel
22 Kunststoffpropfen
23 Kanüle
24 -
25 -
26 -
27 -
28 -
29 -
30 System zur Dosierung von Flüssigkeiten
31 Kolben
32 Dosierungsvorrichtung
33 Hebel
34 Zahnstange
35 Zahnrad
36 Motor
37 Strichcode
38 Sensor
BR: Strichcodelesegerät
CPU: elektronische Einheit
IN: Eingabetastatur
CON: Konverter

Claims

1. System (30) zur Dosierung von Flüssigkeiten, beinhaltend

- eine Dosiervorrichtung (32) mit einem Spritzenkörper, der einen konstanten Innendurchmesser (d) besitzt, und einen darin dichtend laufenden Kolben (31),
- eine Vorrichtung (33, 34, 35, 36) zur Bewegung des Kolbens (31) in dem Spritzenkörper
- ein Lesegerät (38) zum Einlesen von Daten, die für den individuellen Innendurchmesser (d) des Spritzenkörpers charakteristisch sind und genanntes oder ein zweites Lesegerät zum Einlesen von Daten, die ein zu dosierendes Flüssigkeitsvolumen (V) kennzeichnen
- eine elektronische Einheit (CPU) zur Berechnung eines Dosierhubes (h) des Kolbens nach der Formel

wobei die Daten für den Innendurchmesser (d) des jeweiligen Spritzenkörpers auf der Dosiervorrichtung (32) angebracht sind.

2. System (30) zur Dosierung von Flüssigkeiten, beinhaltend

wobei die Daten für den Innendurchmesser (d) des Spritzenkörpers von der Dosiervorrichtung räumlich getrennt vorliegen, die räumlich getrennten Daten der jeweiligen Dosiervorrichtung jedoch eindeutig zugeordnet werden können.

3. System (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Daten für den Innendurchmesser (d) des Spritzenkörpers in einer optisch lesbaren Form vor liegen.

4. System (30) nach Anspruch 3, bei dem die Daten für den Innendurchmesser (d) des Spritzenkörpers in Form eines Balkencodes vorliegen.

5. System (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Daten für den Innendurchmesser (d) des Spritzenkörpers auf einem Magnetstreifen oder einem Speicherchip vorliegen.

6. System (30) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dosiervorrichtung (32) mit Flüssigkeit gefüllt und versiegelt ist.

7. System (30) gemäß Anspruch 6, das eine Vorrichtung zum Aufbrechen der Versiegelung der Dosiervorrichtung (32) besitzt.

8. System (30) zur Dosierung von Flüssigkeiten, beinhaltend

- eine Dosiervorrichtung (32) mit einem Spritzenkörper, der einen konstanten Innendurchmesser (d) besitzt, und einen darin dichtend laufenden Kolben (31),
- eine Vorrichtung (33, 34, 35, 36) zur Bewegung des Kolbens (31) in dem Spritzenkörper
- ein Lesegerät zum Einlesen von Daten, die ein zu dosierendes Flüssigkeits volumen (V) kennzeichnen
- eine elektronische Einheit (CPU) zur Berechnung eines Dosierhubes (h) des Kolbens nach der Formel
- eine Vorrichtung zur Messung des Innendurchmessers (d) der Dosiervorrichtung.

9. System (30) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 8 mit einer Einweg- Dosiervorrichtung.

10. Verfahren zur Analyse mit einem System (30) gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Dosierung von Flüssigkeiten, das folgende Schritte beinhaltet:

- Einlesen von für den Innendurchmesser (d) eines individuellen Spritzen körpers charakteristischen Daten von einem Datenträger,
- Einlesen von spezifischen Daten für eine durchzuführende Analyse,
- Zugabe von Flüssigkeit aus der Dosiervorrichtung zu einer Probe und De tektierung eines oder mehrerer Signale,
- Ausweitung der Analyse aufgrund der aus der Dosiervorrichtung (32) abge gebenen Flüssigkeitsmenge und den detektierten Signalen.

11. Verfahren zur Dosierung von Flüssigkeiten mit einem System (30) gemäß Anspruch 8, beinhaltend die Schritte:

- Messung des Innendurchmesser (d) des Spritzenkörpers,
- Einlesen von spezifischen Daten für die durchzuführende Dosierung,
- Berechnung eines oder mehrerer Dosierhübe aus spezifischen Daten für die Dosierung und dem Innendurchmesser (d),
- Ausführung eines oder mehrerer Dosierhübe.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem die dosierte Flüssigkeit eine Reagenzlösung ist.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem die Dosiervorrich tung nach Entleerung verworfen wird.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem der Dosierung ein Verfahrensschritt zur Entsiegelung der Dosiervorrichtung vorangeht.

15. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem die Daten für den Innendurchmesser (d) des individuellen Spritzenkörpers und des Inhaltes der Dosiervorrichtung einmalig nach Installation der Dosiervorrichtung innerhalb des Systemes eingelesen oder gemessen werden.

16. Spritzenkörper zur Verwendung in einem System zur Dosierung von Flüssigkeiten gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 8, der einen konstanten Innendurchmesser besitzt, und in dem sich ein dichtend laufender Kolben (31) befindet, der zur Dosierung durch eine Vorrichtung (33, 34, 35, 36) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Spritzenkörper für den Innendurchmesser (d) des individuellen Spritzenkörpers spezifische Daten angebracht sind, aufgrund derer mit einer elektronischen Einheit (CPU) ein Dosierhub (h) des Kolbens nach der Formel berechnet wird, wobei das zu dosierende Flüssigkeitsvolumen (V) von einem Lesegerät eingelesen wird.

17. Dosiervorrichtung (32) gemäß Anspruch 16, die durch eine Versiegelung ge schlossen ist.

18. Dosiervorrichtung (32) gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, die eine Reagenzlösung enthält.